传感器重点总结

一、名词解释1.偏差式测量用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的量值，这种测量方法称为偏差式测量。2.零位式测量用指零仪表的零位反应测量系统的平衡状态，在测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值，这种测量方法称为零位式测量。3.微差式测量将被测量与已知的标准量相比较，取得差值后，再用偏差法测得此差值。4.静态测量被测量在测量过程中是固定不变的，对这种被测量进行的测量称为静态测量。静态测量不需要考虑时间因素对测量的影响。5.动态测量被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行的测量称为动态测量。6.测量误差是测得值减去被测量的真值。7.随机误差在同一测量条件下，多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。8.迟滞传感器在相同工作条件下，输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出曲线不重合的现象。9.电阻应变效应即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生变化。10.正压电效应机械能转换为电能的现象11.逆压电效应当在电介质极化方向施加电场，这些电介质会产生几何变形，这种现象称为逆压电效应。12.通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。把沿机械轴y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。13.在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。14.光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。15.绝对湿度是指在一定温度和压力条件下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量。相对湿度是指气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度之比。二、填空/选择1.测量误差的表示方法有绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差。2.传感器的静态特性性能指标有灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。3.传感器的时域动态性能指标有时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、衰减比。4.半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理基于半导体材料的压阻效应。半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象称为压阻效应。5.自感式电感传感器是利用线圈的变化来实现测量的，它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。6.变面积型电容式传感器（88页）7.石英晶体纵向轴z称为光轴，经过六面体棱线并垂直于光轴的x称为电轴，与x和z同时垂直的轴y称为机械轴。8.气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。9.半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化而制成的。10.图9-3、9-4直热式和旁热式气敏器件的符号（153页）11.湿度是指大气中的水蒸气含量，通常采用绝对湿度和相对湿度两种表示方法。12.频率在16～2×Hz之间，能为人耳所闻的机械波，称为声波；低于16Hz的机械波，称为次声波；高于2×Hz的机械波，称为超声波。三、简答分析计算1.迟滞的定义、原因、公式、曲线（30页）2.习题9-7，ppt.结构、Rp作用、测试过程、测量丝加热丝、旁热式优点等。（163页）3.（171页）图10-5、10-6工作原理、公式计算4.测温电路：组成部分、各部分原理或用途、（ppt）5.铜热电阻传感器（ppt34页）1.迟滞传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞(如图2-5所示)。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。传感器在全量程范围内最大的迟滞差值ΔHmax与满量程输出值YFS之比称为迟滞误差，用γH表示，即产生这种现象的主要原因是由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷所造成的，例如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。2.实用酒精测试仪【习题9-7】图9-23为酒精测试电路，A是显示驱动器。问：（1）TGS—812是什么传感器？（2）2、5脚是传感器哪个部分？有什么作用？（3）分析电路工作原理，调节RP有什么意义？【答】42%100maxFSHYH（1）TGS—812是气敏传感器。（2）2、5脚是气敏传感器加热电极。加热电极，可以加速还原反应，提高气敏传感器的灵敏度。烧掉金属网上的灰尘和油渍，提高响应速度。（3）电路工作原理①当气体传感器探测不到酒精时，加在A的第5脚电平为低电平；当气体传感器探测到酒精时，其内阻变低，从而使A的第5脚电平变高。A为显示推动器，它共有10个输出端，每个输出端可以驱动一个发光二极管，显示推动器A根据第5脚电压高低来确定依次点亮发光二极管的级数，酒精含量越高则点亮二极管的级数越大。上面5个发光二极管为红色，表示超过安全水平。下面5个发光二极管为绿色，代表安全水平，酒精含量不超过0.05%。②调节RP使测试仪适应在不同气体、不同浓度的条件下工作。3.超声波流量传感器超声波流量传感器的测定方法是多样的，如传播速度变化法、波速移动法、多卜勒效应法、流动听声法等。但目前应用较广的主要是超声波传播时间差法。超声波在流体中传播时，在静止流体和流动流体中的传播速度是不同的，利用这一特点可以求出流体的速度，再根据管道流体的截面积，便可知道流体的流量。如果在流体中设置两个超声波传感器，它们既可以发射超声波又可以接收超声波，一个装在上游，一个装在下游，其距离为L,如图10-5所示。如设顺流方向的传播时间为t1，逆流方向的传播时间为t2，流体静止时的超声波传播速度为c，流体流动速度为v，则一般来说，流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度，因此超声波传播时间差为由于cv,从上式便可得到流体的流速，即在实际应用中，超声波探头安装在管道的外部，从管道的外面透过管壁发射和接受超声波，而不会给管道的流体带来影响，如图10-6所示。此时超声波的传输时间将由下式确定：1210131014LtcvLtcv151022212vcLvttt1610tL2cv212θ1017θθ1018θDcostcvsinDcostcvsin4.测温电路电路由三部分组成，传感器测量部分、调理部分、显示部分。各部分的功能作如下介绍。⑴传感器测量电路:这是由测温三极管与几个电阻组成的电桥，m；n两点为其输出端。它是将0℃时的电压UBE=624.2mV调至Umn=0mV的转换电路。电路元件的选择：测温元件选择MTS102或IN4148均可。R1为限流电阻，取金属膜电阻；R1=110K；1/4W。R2为平衡电阻，金属膜电阻；R2=100K；1/4W。RW可调电位器，10K；1/4W。R′w=5.72kΩ,即调零电位器的中间头对地电阻确定。⑵电压跟随器A1A1是由运算放大器LM324组成的，其反相端与其输出端短接，同相端接至m点，即测温元件的对地电压，也是测温元件在不同温度时的输出电压。此时我们是将其预置在0点上。因为A1的输入阻抗ri=10—10Ω，故不会影响测温元件的输出。而它的输出阻抗r0很小，所以A1的带负载能力很强，实质上它就是一个同相电压跟随器。⑶差动电压放大器A2它也是由LM324运放组成的放大调整级。其反相端经20K电阻接至A1的输出端，同相端经20K电阻接至RW的中间调整端（实质上是接在0℃调好的一个固定电压Un上）。其输出端接到直流0—1V显示器的输入端。00133031ffnmnffmnRRUUUUURRRUAUUR从（1）式可以看出，若Rf=200K、R3=20K时，Af=-10，由于Rf是可调的，所以调节Rf可以得到100℃时的输出电压值U0=1V。若将感温探头放入100℃的沸腾的水中，此时Um=400mv。加在A2输入端的电压变化值为：031ffmnRUAUURΔ40062422422U..mV为了电路匹配，RP也应调至89.2K。5.铜热电阻传感器电路由四部分组成，检测部分、设定部分、显示部分及控制部分。值得注意的是检测与设定部分的电路结构是相同的。A1与A3是差动放大器，A2是反相输入的比例放大器，A4是单限比较器。电路工作原理的分析:⑴A1与RCu热电阻组成温度检测部分RCu接在A1的反馈支路中，由于RCu随着被测对象的温度变化，其阻值也发生相应的变化，即改变了A1的输出电压U01。即可。。封好应调到此时，的放大倍数应调至：时的值，那么模拟电压。若用放大器的输入端的信号也是加在fffffRKKRARRAA℃mVVAU2.892046.446.42.224100010010001322度数值。显示器将直接显示此温。得此时温度数：，则有温度电压比例系对应电压少？时，问此时的温度为多例如：当℃℃mVmVT℃mV℃mVBmVU℃mVUUAUmVUnmfm39.55/10932.553/1010010001000100932.5532.62450046.450000101111212121212PCuffffRKRRKRRKRRKRkRKVU，式中：当在0℃时，应使U01=0V，则由上式可得RCu=Rp1，观察显示器，若指示不为零，可以调整RP1使其对应为零值的位置。即0℃时，应使U01=0V，这就是调零点。固定封好RP1不动，为保持设定部分与检测部分对称，RP4也调到与RP1相同的阻值上。⑵A2与显示器SB305组成温度显示电路A2组成的是反相输入比例放大器电路，其输出电压为：此时将测温探头放入150℃的介质中，持续3—5分钟，看显示器显示是否为满刻度，显示是否为150.0，若不是满刻度，则调整RP2使其显示150.0，即可封好RP2，这样就使0—150℃的温度测量调试完成了。⑶A3组成的是总体电路的设定部分A3是差动输入比例运算电路，完成不同温度的设定，以便于控制部分工作。其电路组成与检测部分相似，不同的是反馈元件使用精密度电位器RP3，用它来模拟不同温度时的RCu的阻值，以达到设定温度的目的。⑷控制部分A4及三极管3DK4B；继电器K等组成电路的控制部分。A4组成的是比较器，它的输出决定三极管是导通（工作），还是截止（不工作），以达到被控设备是否运行。A4的同相端由A1的检测电压U01输入，反相端由温度设定部分A3输出电压U03输入。其工作过程如下：当U03U01时，即U-U+，U04=U0L(低电平)，三极管截止，继电器不动作。当U03U01时，即U-U+，U04=U0H(高电平)，三极管导通，继电器动作，设备投入工作。当工作时间到时，U03U01，U04=U0L，三极管截止继电器失电，设备解除运行，调节结束。21201202UKRUP℃RRRKRRkRRkRRKRKRKVUPPPPffff0111212121212144303，，式中：其输出电压：